大采高综采工作面超前支护优化技术研究

王泽睿

【摘 要】 文章针对大采高工作面超前支护存在的问题，通过分析原有单体支护方式的弊端，进行针对性的支护优化，采用了迈步式液压超前支架进行支护。现场实践证明：采用迈步式液压超前支架支护后，顶底板移近量减小了21.1%，两帮移近量减小了15.5%。工作面开采过程中，员工安全得到了保障，工效得以提高，促进了矿井安全高效生产，为类似工程条件回采工作面进行超前支护提供了借鉴意义。

【关键词】 综采工作面;超前支护;超前液压支架;围岩控制

【中图分类号】 TD353 【文献标识码】 A

【文章编号】 2096-4102（2020）05-0012-02

煤矿开采过程中，综采工作面超前支护在安全生产工作中起着重要作用。综采工作面上下顺槽超前支护的方式一般以单体液压支柱为主。单体液压支柱支护存在支护强度低、工人劳动强度大、支护速度慢等特点，严重制约了工作面的高产高效。尤其是大采高综采工作面矿压显现存在着局部、分段和迁移的特点，使这种液压支柱的缺点逐渐凸显。基于此，大量工程技术人员从主动支护、被动支护、装备改造等方面，对回采巷道超前维护技术进行了分析研究。

本文以某矿32101综采工作面为工程背景进行，对大采高条件下综采工作面回风巷超前支护技术进行了研究，保证了巷道围岩稳定性，保障了矿井的安全高效生产。

1工程概况

某矿32101综采工作面位于32煤一采区，工作面采用三巷布置，两进一回，即主运巷、辅运巷和回风巷，其中回风巷道尺寸为宽5.4m，高4.6m，采用锚网（索）联合支护方式。32101综采工作面设计采高4.8m，走向长度1028.2m，倾向长度245.6m。工作面直接顶板为泥岩，平均厚度2.20m，平均抗压强度18.3MPa，平均抗拉强度1.30MPa，属中等稳定顶板。老顶为细粒砂岩，平均厚度8.30m，平均抗压强度46.6MPa，平均抗拉强度3.29MPa，属坚硬岩石。直接底板为砂质泥岩，平均厚度3.23m，平均抗压强度25.1MPa，平均抗拉强度1.30MPa，属软弱～中硬岩石。

2超前支护方案优化

2.1超前支护方案优化

针对原有超前支护方案中存在的问题，在保证人员生命安全、提高围岩控制效果、保证高产高效的前提下，对工作面回风巷超前支护进行了革新，引进了超前液压支架对巷道进行支护。超前液压支架可以与巷道顶板始终接触，避免了顶板进行反复支撑破碎;具有支护面积大、高度大、支护强度合理，能够有效地避免巷道顶板岩层过早产生离层;在移架的过程人员始终位于支架下方采用邻架方式进行操作，保障了人员的安全，彻底解决了原有支护条件下存在的所有问题。

结合现场实际情况，经过理论计算和现场实际勘查，在32101工作面回风巷布置4组迈步式液压超前支架进行超前维护（型号：ZTC10000/18/38），操作方式采用邻架操作。超前液压支架支护布置如图1所示。

2.2安全操作措施

在工作面回采过程中，为了更好地发挥液压超前支架对工作面回风巷围岩支护效果，保证安全生产，特制定如下安全措施：

在操作支架前必须先检查巷道顶帮是否完好，有无活矸、片帮，周围环境是否安全，有无人员经过，有无设备杂物，确认安全后方可操作。

加强巷道顶板管理。当巷道顶板比较破碎时，在超前液压支架巷道中间及两帮进行临时支护，确认安全后方可進行移架。特别在遇到断裂构造时必须加强支护。

采煤机割完端头三角煤，离开端头20架后方可移架。

操作支架过程中至少两人配合，一人操作，一人监护，并要求站在支架下方安全区域，移架过程中发现异常及时停止移架。

3支护效果分析

为了进一步验证超前液压支架的支护效果，特选取100m巷道进行围岩观测，分析其顶底板移近量及两帮变形量，并与原有单体支护下围岩变形量进行了对比，具体对比如图2、图3所示。

由图2、图3可以看出，巷道围岩变形量随距工作面距离增加呈现出先增大后减小最终减小到零，原有单体支护下，超前工作面62m后巷道稳定，采用超前液压支架后，超前工作面50m后巷道稳定。采用超前液压支架支护后，巷道围岩变形量明显减小，原有单体支护顶底板移近量最大为246mm，两帮移近量最大为187mm，而采用超前液压支架后，分别降低到194mm和158mm，降幅为21.1%和15.5%，巷道围岩控制效果明显更好。

目前32101工作面已经回采完毕，整个回采过程中并未发生安全事故，而且原有单体支护下，工作面平均每天推进距离为9.6m，采用超前液压支架后，工作面平均每天推进距离为10.1m，员工工效明显提高。因此采用超前液压支架对工作面回采巷道进行超前支护，能够保障矿井安全高效生产。

4结论

通过对大采高工作面原有超前支护问题的分析，针对性地引入了迈步式液压超前支架对回风巷道进行超前支护优化。

通过现场应用，顶底板移近量减小了21.1%，两帮移近量减小了15.5%。该支护优化成果可为其他类似工程问题提供借鉴意义。

【参考文献】

[1]张国栋.大采高回风顺槽超前支架组的研制[J].煤矿机械，2020，41（8）：48-51.

[2]王荣泉，白伟，尚新芒，等.超前超高端头液压支架设计[J].陕西煤炭，2020，39（3）：52-56.

[3]石涛.8.8m综采工作面回风顺槽超前支架组的分析与应用[J].煤炭技术，2019，38（12）：170-172.

[4]杨登峰，陈忠辉，孙建伟，等.大采高长壁工作面顶板垮落的裂纹板力学模型[J].东南大学学报（自然科学版），2016，46（z1）：210-216.

[5]徐亚军，张德生，李丁一.全方位行走式超前液压支架研究[J].煤炭科学技术，2019，47（10）：161-166.

[6]崔卫锋，白育波，王雨，等.特殊超前支护液压支架的应用[J].煤炭技术，2019，38（8）：173-175.

[7]李彬彬.迈步自移式超前液压支架的研制[J].煤矿机械，2013，34（12）：121-122.